[发明专利]一种磁隔离式高压母线高速响应过流保护电路

说明书

本发明一种磁隔离式电源母线高速响应过流保护电路，包括母线开关场效应管、隔离式高速母线电流采集电路、过流判断电路、脉冲隔离变压器、脉冲信号锁存电路、过流保护执行电路。通过采集母线电流，将采集信号输入过流判断电路，过流判断电路输出脉冲信号，并通过脉冲变压器传输至次级锁存电路，锁存电路将该脉冲信号变换为设定电平信号后传输至过流保护执行电路，从而关闭母线开关场效应管，实现过流保护。过流故障解除后，通过外部保护恢复信号，恢复锁存电路至初始状态，重新开启母线开关场效应管。该电路适用于具有磁隔离需求的宇航高压母线的保护，可实现过流保护及保护恢复功能。

技术领域

属于航天飞行器电源系统供电可靠性领域，尤其涉及一种磁隔离式高压母线高速响应过流保护电路电路。

背景技术

目前空间站、高轨卫星等大型航天器普遍采用100V高压母线供电体制，该体制下普遍要求各电子产品及配电设备具有磁隔离设计以提高航天器可靠性。目前母线过流保护通常采用熔断器、继电器等方式进行过流保护。熔断器具有响应快、设计简单等特点，但目前高可靠宇航熔断器熔断电流不大于15A，无法满足部分大功率电子产品的使用要求，同时使用大电流熔断器时，对航天器供电系统提出了大熔断电流的要求，不利于整体优化设计。继电器保护实现了控制电路与母线间的隔离问题，但由于其自身机械特性，其动作时间较长，响应速度较慢，无法实现高速响应。

因此，设计出适用于宇航用100V高压母线的大电流过流保护电路，保证过流保护功能的高速响应、高可靠性是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种磁隔离式高压母线高速响应过流保护电路，能够实现高压母线后端电子设备故障时高速切断回路，实现母线保护的功能。同时该保护电路具有磁隔离特性，适用于高压母线体制下特有的隔离要求，具有高可靠性的特点。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案:一种磁隔离高压母线高速响应过流保护电路，包括：母线开关场效应管、隔离式高速母线电流采集电路、过流判断电路、脉冲隔离变压器、脉冲信号锁存电路和过流保护执行电路，

隔离式高阻母线电流采集电流对母线电流进行采样，并将电流采样信号出传输至过流判断电路；当发生过流故障时，过流判断电路输出脉冲信号至脉冲隔离变压器，脉冲隔离变压器将该脉冲信号隔离传输至位于次级侧的脉冲信号锁存电路，脉冲信号锁存电路将该脉冲信号转换为常值电平信号输出至过流保护电路，过流保护接收常值电平信号后关闭母线开关场效应管，最终实现母线供电回路的切换功能。

所述母线开关场效应管采用N沟道场效应管，场效应管源极连接母线输入负线端，场效应管漏极连接后端电子设备的负线端。

所述隔离式高速母线电流采集电路功能为对母线电流进行磁隔离采样，保证判断电路与功率输入母线间电气隔离；隔离式母线电流采集电路由霍尔电流传感器及隔离二极管构成；霍尔电流传感器对母线进行隔离采样得到母线电流采样信号，霍尔电流传感器输出端连接至隔离二极管阳极，隔离二极管阴极连接至过流判断电路。

所述霍尔电流传感器响应时间不大于5us。

所述过流判断电路包括高速比较器、过流基准信号产生电路、PNP三极管功率放大电路；过流基准信号产生电路采用低温漂高精度基准稳压管，低温漂高精度基准稳压管输出稳压信号并经电阻分压后输入至高速比较器正向输入端，母线电流采样信号输入至高速比较器负向输入端，高速比较器输出端连接至PNP三极管功率放大电路中PNP三极管的B极，PNP三极管C极连接至隔离脉冲变压器，PNP三极管e极经限流电阻R6后连接至电源端。

所述过流保护执行电路由NPN三极管V6、电阻R12、滤波电容C2构成；NPN三极管C极连接母线开关场效应管的G极，NPN三极管e极连接母线开关场效应管S极；电阻R12一端连接脉冲信号锁存电路，另一端连接NPN三极管B极；NPN三极管V6的BE极间并联滤波电容C2；